钢结构高强度螺栓抗滑移系数测定研究

通过对钢结构高强度螺栓抗滑移系数的测定实验 ,总结了抗滑移系数测定的经验 ,提出了正确测定主要参数的方法 ,包括试验方案设计、试验步骤及操作要求、注意事项等方面。     

高强度大六角头螺栓联接副的扭矩系数和抗滑移系数的测定方法

扭矩系数及抗滑移系数是评定高强度螺栓性能级别的重要参数。讨论了扭矩系数的影响因素;在理论分析的基础上,通过试验研究各种因素对扭矩系数的影响规律。另外探讨了钢结构高强度螺栓联接面抗滑移系数试验的过程质量控制,并解决了试验中的一些实际问题。     

预拉力设计值对抗滑移系数试验的影响

采用不同的预拉力值进行抗滑移系数试验,在测得滑移载荷值后,进行了抗滑移系数的计算。通过数据比较可以得出：采用高强度螺栓材料本身的实际抗拉强度计算得出预拉力值,可以避免采用不同标准规定值导致预拉力各异的问题,并在一定程度上充分发掘了螺栓材料的最佳性能,从而提高了抗滑移系数试验的合格率。     

高强度螺栓抗滑移系数的检测方法

为了更加明确高强度螺栓抗滑移系数的检测方法,解决试样钢板厚度不足导致试验失败的问题,通过分析两种连接形式的高强度螺栓,从理论上探讨了高强度螺栓抗滑移系数的测定方法,并提出了试样钢板厚度的理论计算方法。     

高强度螺栓摩擦型连接面抗滑移系数检测过程中若干问题的探讨

抗滑移系数是检查高强度螺栓摩擦型连接面涂层质量的重要参数。从涉及该参数的4个现行有效的国家及行业标准入手,分析了试样的型式、板宽、螺栓孔径、螺栓中心距等因素对抗滑移系数检测造成的影响。结果表明:两栓连接试样较三栓连接试样更能减小试样不均匀变形对检测结果的影响;随着试样螺栓孔径的增大,抗滑移系数随之降低;受到偏心拉伸荷载时,抗滑移系数检测结果偏小。最后对现有检测标准的不足之处进行了讨论,提出了相应的建议。     

新型单边拧紧高强度螺栓摩擦型连接扭矩系数及抗剪性能试验研究

为促进钢结构装配式建筑和可拆卸钢结构的连接技术发展,该文介绍了一种基于传统高强度螺栓的新型单边连接方式,并设计了5个摩擦型连接接头试件。通过开展抗剪试验,研究了其扭矩系数、抗滑移系数、抗剪承载力、抗剪机理等,并与《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)的相关设计方法进行了对比分析。采用有限元软件ABAQUS建立了高强度螺栓连接接头试件的有限元模型,验证了有限元模型的准确性和适用性,并对该新型螺栓连接接头进行了参数分析。结果表明,该文提出的新型单边拧紧高强度螺栓摩擦型连接方式安装简单、易于施工和拆卸,抗剪连接破坏前螺栓预拉力损失值在15%~20%,其抗滑移系数、抗剪承载力仍可按照现行标准进行设计计算。研究成果能够为此类新型单边连接技术的工程应用提供基础。     

高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验探讨

本文介绍了一种抗滑移试板的装配支撑台,方便组装抗滑移试件,并探讨了抗滑移系数试验中,用高精度数显扭矩扳手紧固大六角头高强度螺栓的方法。     

螺栓拧紧试验台的研制

螺栓拧紧试验台通过测定螺栓所受的拧紧力矩和预紧力 ,从而确定螺栓的力矩系数。本文对试验台的工作原理、结构设计、试验结果及测力传感器静态标定作了具体分析和介绍。     

新型不锈钢可拆卸螺栓连接件疲劳后剩余力学性能研究

为适应装配式组合梁的发展，研发一种新型不锈钢可拆卸螺栓连接件，并对其疲劳荷载作用下的力学性能退化规律开展研究。首先，通过文献和市场调研，充分考虑现有螺栓的优缺点，设计制作一种新型不锈钢可拆卸螺栓连接件用于装配式组合梁；其次，制作6组新型螺栓连接件的推出试件，进行静载和疲劳试验，对比静载与不同疲劳加载次数后试件的破坏形态，重点分析新型螺栓连接件在疲劳加载过程中剩余承载力、残余滑移量、抗剪刚度及延性系数的退化规律；最后，基于疲劳累积损伤理论和材料剩余强度模型，确定新型螺栓连接件在疲劳加载过程中的损伤度，进而建立新型螺栓连接件的剩余承载力计算模型。结果表明：新型螺栓连接件在静力和疲劳作用下呈现不同的变形及断面破坏特征；在疲劳荷载作用下，新型螺栓连接件的各项力学性能均呈现不可逆的退化，在该试验中试件在疲劳加载270万次后剩余承载力退化12.1%,延性系数退化67.6%,抗剪刚度退化12.9%,退化较为明显；建立的新型螺栓连接件剩余承载力计算模型计算结果与试验值吻合良好。     

达克罗高强螺栓扭矩系数的影响因素

讨论了达克罗高强螺栓扭矩系数的影响因素,包括螺纹间配合的松紧度、表面处理、表面润滑以及试验方法等,通过试验分析了各种因素对扭矩系数的影响规律。     

SMA滑动摩擦阻尼器的数值模拟及参数分析

该文将超弹性形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)螺栓和摩擦斜面结合,提出一种SMA滑动摩擦阻尼器(SMA slip friction damper,SMASFD)。介绍了SMASFD的基本构造和工作原理,给出描述滞回行为的理论公式,开展了概念验证试验,建立了三维实体单元有限元模型。试验数据和分析结果均表明,采用合理设计的斜面倾角和摩擦系数,阻尼器可展示出“旗帜形”滞回曲线,拥有良好的耗能能力和优越的自复位能力,并且理论公式和模拟结果均与试验数据吻合良好。基于已经验证的有限元模型,建立了6个额外的有限元模型进行参数分析,关键参数包括斜面倾角、摩擦系数和SMA螺栓的预紧力。参数分析结果表明：阻尼器的非线性变形集中于SMA螺栓内,其他部件保持弹性;增大斜面倾角可提高阻尼器的强度、割线刚度和耗能能力;当接触面间的摩擦系数较大时,阻尼器的耗能能力得到提高,但是超过上限值会导致阻尼器无法自复位;对SMA螺栓施加预紧力可提高阻尼器的初始刚度和割线刚度,但是会降低阻尼器的最大变形能力。     

高强度螺栓疲劳缺口系数的有限元分析

螺栓球节点网架结构在悬挂吊车作用下的疲劳是工程界和学术界关注的热点,该结构的疲劳关键是高强度螺栓的疲劳。该文借助ANSYS有限元软件;选取常用的M14、M20、M24、M30、M33、M39、M52、M60共8种规格40Cr制高强度螺栓为分析对象;采用20节点的SOLID95单元类型进行三维实体建模;在重点定量探讨螺栓直径、螺纹升角、螺纹牙根圆角半径及螺栓球四个主要影响因素的基础上,建立了适用于各种规格高强度螺栓疲劳缺口系数的通用计算公式,数值区间为4.35―4.89。该文的研究结论揭示了应力集中和疲劳源的关系,为进一步以热点应力或热点应力幅为参量建立螺栓球节点网架结构疲劳计算方法奠定了理论基础。     

超高强度螺栓断裂失效分析

材质为35CrMnSiA钢的M56超高强螺栓在装配过程中,其螺帽与螺杆的R过渡处发生断裂。经检查,未装配的同批螺栓在螺帽与螺杆的R过渡处也存在微裂纹。借助化学分析、金相检验、扫描电镜和力学性能测试等手段对超高强度螺栓的显微组织、力学性能、宏观和微观断口形貌等进行了研究。结果表明,螺栓在表面处理过程中,表面富氢而产生氢致裂纹,在应力作用下,发生氢脆断裂。     

穿芯高强螺栓-端板节点方钢管混凝土框架抗震性能数值分析

为研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土框架的抗震性能,基于一榀两层两跨方钢管混凝土框架的拟静力试验研究结果,利用有限元软件ABAQUS对试验试件进行了非线性数值分析。研究框架的破坏机制、延性、耗能能力及节点性能。在峰值荷载前,数值分析结果与试验结果吻合较好。对轴压比、节点端板厚度、加劲肋厚度以及高强螺栓预拉力等因素进行了分析。结果表明,框架滞回曲线饱满,具有良好的延性和耗能能力,节点在加载过程中未产生塑性变形。当框架柱的轴压比较小时,可形成理想的梁铰破坏机制。增大端板厚度和设置梁端加劲肋可提高结构的刚度与承载力,使框架刚度的退化趋于平缓。高强螺栓预拉力对框架性能无显著影响。     

钢骨高强混凝土边节点抗震性能试验研究

进行了5个低周期反复荷载下钢骨高强混凝土柱与钢筋高强混凝土梁边节点试验,分析了其破坏模式与受力性能,明确该类节点的滞回曲线特征,得到其延性系数和等效粘滞阻尼比系数,该类节点延性系数、等效阻尼比系数比钢筋高强混凝土节点大,与钢骨普通混凝土节点比较接近。通过试验,分析了钢骨、高强混凝土及箍筋等对节点的抗剪承载力的影响,建立了该类节点的抗剪承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

低温及大温差区输电铁塔螺栓扭矩及横向振动试验研究

螺栓松动是强风和舞动区输电铁塔横担损坏的主要原因,输电线路运行环境温度及其变化会对螺栓应力和防松性能产生影响。通过开展低温及大温差环境下输电铁塔螺栓扭矩试验和横向振动试验,获得了施工扭矩下-50℃～30℃的螺栓预紧力及材料强度利用系数,确定了输电线路运行环境温度及温差变化对螺栓预紧力及防松性能的影响规律,评估了输电铁塔单螺母和双螺母螺栓在低温及大温差环境下的防松效果。按照现行规范的输电铁塔螺栓施工扭矩,-50℃低温及80℃温差环境下施工不会对输电铁塔螺栓强度安全产生影响。输电铁塔螺栓按照相同扭矩在室温环境施拧后,随横向振动环境温度(30℃～-50℃)的降低,输电铁塔螺栓振后残余预紧力百分比逐渐增大,即在低温运行环境下螺栓的防松性能有所提高。其中,单螺母螺栓-50℃环境下的防松性能比室温20℃环境下提高了41.0%。     

地铁车站STS新管幕构件抗弯承载力试验研究

某地铁车站采用STS新管幕结构作为初期支护。为研究新管幕构件在跨中集中静载作用下的抗弯性能,共进行8榀新管幕构件的对比试验。主要变化参数为横向连接螺栓、上下翼缘板是否焊接、连接螺栓通长、钢管间距、翼缘板厚度和混凝土强度等级。试验结果表明：下翼缘板焊接显著提高了新管幕构件的刚度和极限承载力;横向螺栓连接、翼缘板厚度加大、混凝土强度等级提高、连接螺栓通长对新管幕构件的极限承载力影响较小,但对新管幕构件的刚度影响较大;上翼缘板焊接、钢管间距减小对新管幕构件的刚度和极限承载力影响均不明显。建议给出新管幕构件正截面抗弯承载力的计算公式,计算结果和试验结果吻合较好。     

箱形柱塞焊与单向螺栓芯筒式连接节点性能试验对比研究

对提出的塞焊-芯筒式和单向螺栓-芯筒式连接节点及传统全熔透焊接连接节点进行拟静力试验,对比研究各节点在试验现象、恢复力模型、延性系数、典型部位应变情况及螺栓预拉力等力学性能上的差异,在试验的基础上对芯筒式连接节点进行机理分析。研究结果表明:塞焊-芯筒式连接节点与单向螺栓-芯筒式连接节点均具有良好的承载能力和节点刚度。塞焊数量与单向螺栓数量相同的箱形柱芯筒式连接节点的滞回曲线基本重合,延性系数相近,刚度退化规律基本一致;塞焊数量的增加可提高节点的刚度,减小螺栓的预拉力损失,节点的延性系数有一定提高,承载力的提升不明显;增加塞焊数量的塞焊-芯筒式连接节点的力学性能与传统全熔透焊接连接节点相近。塞焊-芯筒式连接节点的造价相对较低,适用于现场允许少量焊接的情况,单向螺栓-芯筒式连接节点能够实现全螺栓装配,在施工现场无焊接作业,在实际工程设计中可根据工程需求灵活选用两类节点。     

Untersuchungen zur Festigkeit von Schrauben aus ultrafeinkörnigem und konventionellem Aluminiumwerkstoff EN AW‐7075

Investigation into strength of bolts made of ultra fine grain as well as coarse grain aluminium material AA7075 Results of investigation into strength and fracture behaviour with high level mean load of rolled 7075‐aluminiumbolts M6 are given. Bolts made of coarse grain as well as ultra fine grain structure produced by Equal Channel Angular Extrusion (ECAE) were tested. The ultimate tensile strength for both grain sizes was of a similar level. As a result of the first fatigue tests it seems that the fatigue strength of the ultra fine grain material is lower that the fatigue strength of the coarse grain material. An endurance limit of 23 MPa was found for the bolts made of coarse grain material using a modified staircase method. Furthermore, fracture behaviour of aluminium bolts is discussed.     

超500 MPa级高强钢承压型螺栓连接承载力试验研究

高强度螺栓承压型连接的承载力来源于钢板与螺栓的接触行为,承载力的发展伴随着螺栓孔周围材料的应力集中和塑性变形。普通钢延性好,可以克服螺栓孔周围应力集中的不利影响,充分发展承压承载力。随着强度增高,钢材的延性降低、变形能力下降,应力集中的不利影响将更突出。因此,需对高强钢构件的承压型连接进行研究。该文以Q550D、Q690D和Q890D三种国产高强钢共制作50组单螺栓试件,其中24组双剪切面试件、16组单剪切面试件,6组孔径变化试件,并与4组Q345B单螺栓试件进行了对比。研究表明：高强钢仍具备足够的延性,能克服应力集中的不利影响,连接破坏模式与普通钢无明显差异;剪切面数和螺栓孔径对不同高强钢承压强度影响较小,但单剪切面的试件更容易出现螺栓剪断,降低连接的延性,限制承压承载力的利用。基于已有试验的结果与中国现行标准《钢结构设计规范》比较,发现螺栓连接的钢板承压强度设计取值偏保守,对于超500 MPa高强钢可适当提高其设计值,以充分利用高强度钢材的材料强度,合理减少螺栓数量。